Моделирование рабочих процессов погрузочно-транспортных модулей с учетом случайного характера внешних воздействий

Рис. 3.10. Зависимость коэффициента Квш от высоты штабеля Hшт

Это соотношение справедливо для критической высоты штабеля, когда её дальнейшее увеличение не влияет на рост сопротивлений. Таким образом, величина Квш нуждается в корректировке: необходимо ввести влияние высоты штабеля с разделением на до- и послекритическое состояние и уточнить влияние угла откоса. Характер зависимости (3.27) в принципе соответствует физике процесса внедрения и зачерпывания, так как с увеличением Hшт объём сдвига по отношению к критическому объёму сдвига возрастает сначала быстро, затем – медленно. Это видно из приведённой схемы процесса (рис. 3.11).

Рис 3.11. Изменение объёма (площади) сдвига с ростом высоты штабеля: АВЕ – критический объём сдвига; АСDВ – фактический объём сдвига

Однако в процессе внедрения днища ковша меняется положение точек, определяющих объём сдвига. Если линия сдвига выходит на откос, то из геометрических соотношений

.

Введём обозначение – функция, определяющая положение откоса штабеля и линию сдвига. Задача состоит в том, чтобы построить такую функцию Kвш, которая учитывала бы для каждого мгновенного значения Sвн реальную высоту штабеля, влияющую на основные характеристики процесса. Эта функция будет отражать влияние формы штабеля, в частности угла откоса, и реально воздействующей на процесс высоты штабеля Hшт(Sвн) на зависимости Wвн(Sвн) и Мз.max(Sвн).

С учётом этих требований сущность корректирующего предложения заключается в следующем:

1) коэффициент Kвш = f(Hшт) должен работать не в среднем на любую глубину внедрения и не на любой угол откоса, а как мгновенное значение для конкретной глубины внедрения и конкретной высоты штабеля, которая, в свою очередь, является функцией глубины внедрения; таким образом, для заданного профиля штабеля по оси выработки H = f(x) в каждой точке x известна высота штабеля; для этой конкретной высоты определяется Kвш, перемещение x внутрь штабеля задаётся схемой выгрузки штабеля, то есть порядком чередования черпаний по длине и по фронту;

2) после каждого черпания происходит переформирование штабеля по определённым правилам; новое внедрение происходит в переформированный штабель с другими начальными условиями.

В общем случае, опуская промежуточные преобразования, зависимость Kвш(Sвн) будет иметь различные выражения на трёх участках (рис. 3.12):

1) 0 ≤ Sвн ≤ Sвн* = 0,4/f (,), Kвш.1 = 1,5 Sвн f(,); (3.28)

2) Sвн * < Sвн ≤ L1, где L1 = Hшт /tg; , (3.29)

3) L1 ≤ Sвн ≤ L (выход на горизонтальный участок штабеля)

. (3.30)

Максимальный момент, развиваемый приводом на оси поворота ковша (Мп max), должен рассчитываться для двух типов приводов: электромеханического – двигатель, редуктор, тяговый орган, барабан, ковш; гидромеханического – двигатель, гидронасос, гидроцилиндр, ковш.

Рис. 3.12. Схема к построению зависимости Hшт = fш(Sвн)

Для расчёта Мп max необходимо иметь данные о кинематической схеме привода, передаточных соотношениях механизмов, данные о мощности и скорости вращения двигателя, размерах барабанов, точек крепления гидроцилиндра подъёма ковша, подаче насоса и т.п. Такие данные приводятся в «Техническом описании и инструкции по эксплуатации машины», но не содержатся в рекламных информационных материалах. Поэтому ниже приводятся модели приближённого расчёта Мп max.

Электромеханический привод. Максимальная мощность, реализуемая двигателем на оси вращения ковша при зачерпывании, кВт:

, (3.31)

где з – начальная угловая скорость вращения ковша, 1/с;

, (3.32)

где nдв.ном – частота вращения двигателя при номинальной нагрузке, 1/мин; iрп – передаточное число в цепи «двигатель-ковш»; rб – радиус навивки цепи на барабан; rк – радиус вращения точки приведения цепи к ковшу; рп – КПД механических передач от двигателя к оси ковша.

Величина Nдв.max определяется установленной мощностью двигателя (номинальной) Nдв и возможной или допустимой перегрузкой двигателя, то есть:

Nдв.max = Nдв ×l. (3.33)

Тогда из (3.32) и (3.33) следует, что:

. (3.34)

Используя формулу (3.34) и сравнивая максимальный момент, развиваемый двигателем на оси поворота ковша Мп max, с максимальным моментом сопротивлений раздельному черпанию Мзmax, из соотношения (3.22) можно найти предельную глубину внедрения ковша в штабель Sз.max по фактору силовых возможностей механизма черпания.

Полученное значение Sз.max будет приближённым по следующим причинам: процесс зачерпывания является динамическим, момент двигателя Мп изменяется в функции угла поворота ковша к, от времени процесса t, частоты вращения двигателя nдв; угловая скорость вращения ковша не постоянна, а также зависит от к и t; значения Мп.max и з во времени не совпадают.

Эти аргументы свидетельствуют о необходимости рассмотрения процесса черпания в динамике. Возможны следующие конструктивные варианты схем взаимодействия приводного механизма и ковша (рис. 3.13):

 Скачать реферат